專利名稱：利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)回收內(nèi)燃機(jī)的廢熱，尤其是帶有制冷劑循環(huán)和蘭金循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
日本專利No.2540738示出了利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱的傳統(tǒng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括壓力泵和加熱器，所述壓力泵和加熱器平行于制冷劑循環(huán)的蒸發(fā)器排列。壓力泵對(duì)制冷劑循環(huán)中的制冷劑進(jìn)行加壓，并且加熱器通過(guò)在內(nèi)燃機(jī)冷卻劑與制冷劑之間實(shí)施熱交換來(lái)加熱制冷劑循環(huán)中的制冷劑。三通閥能夠被切換以使壓力泵和加熱器有選擇地流體連接至制冷劑循環(huán)。被內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)用作膨脹裝置，該膨脹裝置使制冷劑膨脹以將制冷劑壓力改變?yōu)閯?dòng)能。
當(dāng)制冷劑流過(guò)壓力泵和加熱器時(shí)，使用壓縮機(jī)作為膨脹裝置來(lái)建立蘭金循環(huán)。從內(nèi)燃機(jī)冷卻劑獲得的熱量被回收作為動(dòng)能。所述動(dòng)能返回至內(nèi)燃機(jī)以提高燃料經(jīng)濟(jì)性。
上述日本專利示出了每個(gè)部件的控制條件，諸如三通閥、壓力泵和壓縮機(jī)等。然而，沒(méi)有示出適當(dāng)?shù)目刂?，以使循環(huán)在制冷劑循環(huán)和蘭金循環(huán)之間改變。
本發(fā)明的發(fā)明者經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了以下事實(shí)在工作循環(huán)從制冷劑循環(huán)改變至蘭金循環(huán)的情況下，如果壓力泵被操作，并且膨脹裝置處于操作條件下，則制冷劑流入膨脹裝置中并且在其中膨脹，因此壓力泵很難在短時(shí)間內(nèi)增加制冷劑的壓力，從而能量很難被有效地回收。如果能量不能在短時(shí)間內(nèi)被回收，則空氣調(diào)節(jié)可能會(huì)變差。
并且，當(dāng)蘭金循環(huán)被改變到制冷劑循環(huán)時(shí)，由于在制冷劑循環(huán)中，在壓縮機(jī)起動(dòng)時(shí)制冷劑的低壓側(cè)壓力高于壓縮機(jī)正常操作時(shí)制冷劑的低壓側(cè)壓力，因此需要比通常高的起動(dòng)扭矩來(lái)起動(dòng)壓縮機(jī)。這樣，壓縮機(jī)的功率損耗增加，使得內(nèi)燃機(jī)很難平穩(wěn)地起動(dòng)。當(dāng)工作循環(huán)被改變成制冷劑循環(huán)，同時(shí)被壓力泵加壓的制冷劑不用作有效功率時(shí)，壓力泵的工作被浪費(fèi)，壓力泵的功率損耗增加。
如上所述，當(dāng)制冷劑循環(huán)和蘭金循環(huán)交替運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生各種損耗，并且能量效率不能很好地提高。

發(fā)明內(nèi)容
在考慮上述情況的基礎(chǔ)上提出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種使用內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能夠減少在制冷劑循環(huán)與蘭金循環(huán)之間進(jìn)行變換時(shí)的能量損耗，并且能夠有效地回收能量。
根據(jù)本發(fā)明的熱交換器，所述系統(tǒng)包括制冷劑循環(huán)、蘭金循環(huán)和控制器。制冷劑循環(huán)包括壓縮機(jī)和冷凝器。壓縮機(jī)接收來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)力壓縮制冷劑。冷凝器冷卻從壓縮機(jī)排出的制冷劑。蘭金循環(huán)包括與制冷劑循環(huán)共用的冷凝器；對(duì)從冷凝器流出的制冷劑加壓的泵；利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱對(duì)從泵排出的制冷劑進(jìn)行加熱的加熱器；以及膨脹裝置，所述膨脹裝置通過(guò)使流出加熱器的氣相制冷劑膨脹來(lái)產(chǎn)生動(dòng)能?？刂破髟谥评鋭┭h(huán)與蘭金循環(huán)之間切換工作循環(huán)，并且控制制冷劑循環(huán)和蘭金循環(huán)的操作。當(dāng)從制冷劑循環(huán)變?yōu)樘m金循環(huán)時(shí)，控制器在泵開動(dòng)之后起動(dòng)膨脹裝置的操作。


通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中相同的部件由相同的附圖標(biāo)記表示，并且其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于內(nèi)燃機(jī)的使用廢熱的系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的膨脹—壓縮裝置的縱向剖視圖；圖3是主流程圖，其中制冷劑循環(huán)和蘭金循環(huán)交替運(yùn)行；圖4是子流程圖，其中蘭金循環(huán)起動(dòng)它的操作；圖5是子流程圖，其中根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，制冷劑循環(huán)被重新起動(dòng)；圖6是子流程圖，其中空氣冷卻模式被實(shí)施；圖7是子流程圖，其中根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例，制冷劑循環(huán)被重新起動(dòng)；圖8是子流程圖，其中根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例，制冷劑循環(huán)被重新起動(dòng)；圖9是子流程圖，其中根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例，制冷劑循環(huán)被重新起動(dòng)；圖10是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的膨脹—壓縮裝置的縱向剖視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的膨脹—壓縮裝置的縱向剖視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用于內(nèi)燃機(jī)的利用廢熱的系統(tǒng)的示意圖；以及圖13是液泵、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)的組件的縱向剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
在第一實(shí)施例中，使用內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)被安裝在混合式車輛或者帶有在空轉(zhuǎn)時(shí)停止的發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛上。以下使用內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)被稱為廢熱利用系統(tǒng)1，并且內(nèi)燃機(jī)被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)(engine)20。廢熱利用系統(tǒng)1包括制冷劑循環(huán)10A和蘭金循環(huán)30A，所述兩個(gè)循環(huán)回收發(fā)動(dòng)機(jī)20中產(chǎn)生的廢熱的能量。以下被稱為ECU40的電子控制單元40控制每個(gè)循環(huán)10A、20A。參考圖1，描述廢熱利用系統(tǒng)1的總的結(jié)構(gòu)。
膨脹—壓縮裝置10是流體機(jī)器，運(yùn)行在氣相制冷劑被壓縮和排放的泵模式以及過(guò)熱氣相制冷劑的膨脹流體壓力被轉(zhuǎn)換成動(dòng)能以輸出機(jī)械能的馬達(dá)模式下。與膨脹—壓縮裝置10的出口(高壓口110，以下將被描述)連通的冷凝器11冷卻制冷劑，輻射制冷劑的熱量。以下將詳細(xì)描述膨脹—壓縮裝置10。
氣—液分離器12是將從冷凝器11流出的制冷劑分離成氣相制冷劑和液相制冷劑的接收器。解壓裝置13是熱操作膨脹閥，通過(guò)調(diào)節(jié)它的孔而在恒定的焓下使液相制冷劑解壓和膨脹。這樣，在膨脹—壓縮裝置10處于泵操作模式的情況下，膨脹—壓縮裝置10的制冷劑上游的過(guò)熱度被保持在預(yù)定值。
蒸發(fā)器14使流過(guò)它的制冷劑蒸發(fā)。當(dāng)膨脹—壓縮裝置10運(yùn)行在泵模式下時(shí)，止回閥14a允許制冷劑流向抽吸口(低壓口111，以下將被描述)。
制冷劑循環(huán)10A包括膨脹—壓縮裝置10、冷凝器11、氣—液分離器12、解壓裝置13和蒸發(fā)器。
加熱器30設(shè)置在膨脹—壓縮裝置10與冷凝器11之間的制冷劑電路中。加熱器30在流經(jīng)它的制冷劑與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑之間實(shí)施熱交換，從而加熱制冷劑。三通閥2 1在使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑流入加熱器30的狀態(tài)和使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑不流入加熱器30的狀態(tài)之間切換。ECU40控制三通閥21。
第一旁路通道31將分離器12中的液相制冷劑引入加熱器30的入口。與本發(fā)明的泵對(duì)應(yīng)的液泵32和允許朝向加熱器30的流動(dòng)的止回閥31a設(shè)置在第一旁路通道31中。在本實(shí)施例中液泵32是電子泵，并且被ECU40控制。
第二旁路通道33使馬達(dá)模式下的膨脹—壓縮裝置10的排放側(cè)(低壓口111)與冷凝器11的入口側(cè)流體連通。第二旁路通道33設(shè)有止回閥33a，其允許制冷劑從膨脹—壓縮裝置10流向冷凝器11。
打開/關(guān)閉閥34是設(shè)置在冷凝器11與加熱器30之間的電磁閥。ECU40控制打開/關(guān)閉閥34。閥機(jī)構(gòu)107設(shè)置在膨脹—壓縮裝置10的排放側(cè)(高壓室104，以下將被描述)。閥機(jī)構(gòu)107在泵模式與馬達(dá)模式之間切換膨脹—壓縮裝置10的操作。
通過(guò)膨脹—壓縮裝置10從廢熱回收能量的蘭金循環(huán)30A包括氣—液分離器12、液泵12、加熱器32、與制冷劑循環(huán)10A共同使用的冷凝器11。
水泵22使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑在發(fā)動(dòng)機(jī)20、冷凝器23與加熱器30之間循環(huán)。冷凝器23在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑與環(huán)境空氣之間實(shí)施熱交換，以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑。水泵22是由發(fā)動(dòng)機(jī)20驅(qū)動(dòng)的機(jī)械泵。被電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的電泵能夠被用作水泵22，代替機(jī)械泵。
水溫傳感器24檢測(cè)從發(fā)動(dòng)機(jī)20流出的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度，以將冷卻劑溫度信號(hào)輸出至ECU40。
ECU40接收A/C信號(hào)，該信號(hào)是根據(jù)由乘客、環(huán)境條件等設(shè)定的設(shè)定溫度而確定的。ECU40控制三通閥21、液泵32、打開/關(guān)閉閥34，以及包括閥機(jī)構(gòu)107、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200和電磁離合器300的膨脹—壓縮裝置10的操作。
電池25將經(jīng)調(diào)整的電流供至轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200。變換器26設(shè)置在電池25與轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200之間，用于將AC電流轉(zhuǎn)變成DC電流。轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200所產(chǎn)生的電力被充入電池25，用于供至電負(fù)載27，諸如前燈和輔助設(shè)備等。
參考圖2，以下將詳細(xì)描述膨脹—壓縮裝置10的結(jié)構(gòu)。
膨脹—壓縮裝置10包括泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100，所述泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100壓縮或膨脹制冷劑；轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200，所述轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200被連接至泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100的軸；電磁離合器300，所述電磁離合器300將轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩傳遞至軸108。
轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200包括定子210和在定子210中旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子220。定子殼體230容納定子210和轉(zhuǎn)子220。當(dāng)電流通過(guò)變換器26從電池25供至定子210時(shí)，轉(zhuǎn)子220驅(qū)動(dòng)泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100，從而轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200用作電動(dòng)馬達(dá)。另一方面，當(dāng)向轉(zhuǎn)子220提供扭矩時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200用作產(chǎn)生電流的發(fā)電機(jī)。
電磁離合器300包括皮帶輪310、線圈320和摩擦板330。皮帶輪310通過(guò)V形帶(未示出)接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)20的旋轉(zhuǎn)力。線圈320產(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)線圈320被激勵(lì)時(shí)，摩擦板330被位移，以便從皮帶輪310把轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩傳遞至軸108。
泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100具有與已知渦旋式壓縮機(jī)相同的結(jié)構(gòu)。即，中間殼體101被連接至定子殼體230，固定渦旋件(scroll)102固定至所述定子殼體230。中間殼體101和固定渦旋件102容納可動(dòng)渦旋件103?？蓜?dòng)渦旋件103相對(duì)于固定渦旋件102以繞動(dòng)方式運(yùn)行。固定渦旋件102和可動(dòng)渦旋件103之間形成操作室“V”。高壓室104被設(shè)置以接收高壓制冷劑。閥機(jī)構(gòu)107打開/關(guān)閉流體連接操作室“V”和高壓室104的連通通道105和106。
固定渦旋件102包括基板102a和可動(dòng)螺旋葉片102b，所述可動(dòng)螺旋葉片102b從基板102a突出。可動(dòng)渦旋件103包括基板103a和與可動(dòng)螺旋葉片102b接合的可動(dòng)螺旋葉片103b?？蓜?dòng)渦旋件103繞軌道運(yùn)行，同時(shí)可動(dòng)螺旋葉片102b和固定螺旋葉片103b彼此接合，使得操作室“V”的體積在泵模式下減小，在馬達(dá)模式下增加。
軸108用作轉(zhuǎn)子220的旋轉(zhuǎn)軸，并且在其末端處具有偏心部分108a?？蓜?dòng)渦旋件103通過(guò)軸承103c可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接至偏心部分108a。
轉(zhuǎn)動(dòng)防止機(jī)構(gòu)109使得可動(dòng)渦旋件103能夠繞動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)防止它轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)軸108旋轉(zhuǎn)時(shí)，可動(dòng)渦旋件103相對(duì)于軸108繞動(dòng)運(yùn)行，使得操作室“V”在靠近可動(dòng)渦旋件103的中心時(shí)體積減小，在移離中心時(shí)體積增加。
連通通道105是用于將最小體積下的操作室“V”流體連接至高壓室104以便將被壓縮制冷劑排至高壓室“V”的出口。連通通道106是用于將最大體積下的操作室“V”流體連接至高壓室104以便將高壓室104中的過(guò)熱氣相制冷劑引入操作室“V”的入口。連通通道105被稱為出口105，連通通道106被稱為入口106。
高壓室104具有能夠減少被排放制冷劑的脈動(dòng)的功能。高壓室104設(shè)有流體連接至加熱器30和冷凝器11的高壓口110。
定子殼體230設(shè)有流體連接至蒸發(fā)器14和第二旁路通道33的低壓口111。低壓口111還流體連接至定子殼體230、中間殼體101和固定渦旋件102之間的空間。
排出閥107a是止回閥，所述止回閥設(shè)置在出口105上，用于防止高壓室104中的被排放制冷劑回流到操作室“V”中。利用螺栓107c將閥止動(dòng)件107b固定在基板102a上，用于限制閥107a的最大抬升高度。
閥塞(spool)107a是用于打開/關(guān)閉入口106的閥體。電磁閥107e通過(guò)控制低壓口111與背壓室107f之間的連通來(lái)控制背壓室107f中的壓力。彈簧107g沿入口106被關(guān)閉的方向推動(dòng)閥塞107a。約束件107h使背壓室107f與具有特定量流體阻力的高壓室104流體連接。
當(dāng)電磁閥107e被打開時(shí)，背壓室107f中的壓力變得小于高壓室104中的壓力。然后，閥塞107d向圖2中的右方移動(dòng)，使得入口106打開。由于在約束件107h處的壓力損失非常小，因此從高壓室104流到背壓室107f的制冷劑的量可以忽略。
另一方面，當(dāng)電磁閥107e被關(guān)閉時(shí)，閥塞107d在彈簧107g的偏壓力作用下向圖2中的左方移動(dòng)，從而入口106被關(guān)閉。即，打開/關(guān)閉入口106的電動(dòng)導(dǎo)閥由閥塞107d、電磁閥107e、背壓室107f、彈簧107g和約束件107h構(gòu)成。閥機(jī)構(gòu)107包括電動(dòng)導(dǎo)閥和排出閥107a，閥機(jī)構(gòu)107使泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100在泵模式與馬達(dá)模式之間切換。ECU40控制閥機(jī)構(gòu)107的操作，更精確地說(shuō)是控制電磁閥107e。
參考圖3至6，下面將描述系統(tǒng)1的操作。圖3是主流程圖，圖4至6是子流程圖。在這些流程圖中，當(dāng)泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100運(yùn)行在泵模式下時(shí)，泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100被稱為壓縮機(jī)，當(dāng)泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100運(yùn)行在馬達(dá)模式下時(shí)，泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100被稱為膨脹裝置。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200產(chǎn)生電流時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200被稱為發(fā)電機(jī)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200被用作功率源時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200被稱為馬達(dá)。
當(dāng)ECU40接收來(lái)自乘客的空氣調(diào)節(jié)需求信號(hào)時(shí)，ECU400在步驟100中起動(dòng)空氣調(diào)節(jié)操作。泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100起動(dòng)以在制冷劑循環(huán)10A中壓縮制冷劑。
打開/關(guān)閉閥34被操作，同時(shí)液泵32不被驅(qū)動(dòng)。三通閥21以沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑流入加熱器30中的方式轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)閥107e通過(guò)閥塞107d被關(guān)閉以關(guān)閉入口106。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)20運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)20的旋轉(zhuǎn)力通過(guò)電磁離合器300的接合而傳遞到軸108。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)20被停止時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200隨著電磁離合器300的分離而使軸108旋轉(zhuǎn)。
在本實(shí)施例中，軸108被轉(zhuǎn)子220和泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100共用。當(dāng)軸108被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。這樣，優(yōu)選所產(chǎn)生的電流被充入電池25中，或者轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200不會(huì)變成發(fā)動(dòng)機(jī)20的一些負(fù)載，接收電流至定子210。
膨脹—壓縮裝置10通過(guò)低壓口111將制冷劑吸入操作室“V”，并且壓縮其中的制冷劑。被壓縮的制冷劑以與已知的渦旋式壓縮機(jī)相同的方式通過(guò)出口105、高壓室104和高壓口110排向冷凝器11。
被排出的制冷劑通過(guò)加熱器30、打開/關(guān)閉閥34、冷凝器11、氣—液分離器12、解壓裝置13、蒸發(fā)器14、止回閥14a以及膨脹—壓縮裝置10的低壓口111并以此序列循環(huán)，從而建立制冷劑循環(huán)10A。蒸發(fā)器14從被引入車輛內(nèi)部的空氣吸收熱量。由于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑不流入加熱器30，因此制冷劑不被發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑加熱。加熱器30只是在此循環(huán)中制冷劑流經(jīng)的通道。
接著，過(guò)程進(jìn)行到步驟S110，在該步驟中，ECU40基于空氣調(diào)節(jié)需求信號(hào)或類似信號(hào)確定空氣調(diào)節(jié)是否應(yīng)該被維持。當(dāng)在步驟S110處為“Yes”時(shí)，過(guò)程進(jìn)行到步驟S120，在該步驟中，制冷劑循環(huán)保持運(yùn)行(穩(wěn)定操作)。
當(dāng)在步驟S110處為“No”時(shí)，過(guò)程運(yùn)行至步驟S130，在該步驟中，空氣冷卻操作被終止。即，電磁離合器300被分離開，或者泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100的操作被停止。
在步驟S140中，ECU40基于水溫傳感器24的被檢測(cè)信號(hào)確定用于操作蘭金循環(huán)的條件是否建立。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度高于預(yù)定值時(shí)，確定用于操作蘭金循環(huán)的條件已經(jīng)被滿足，從而廢熱的能量被回收。相反地，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度低于預(yù)定值時(shí)，確定所述條件還未被確立。
當(dāng)在步驟S140中確定“Yes”時(shí)，過(guò)程進(jìn)行至步驟200，在步驟200中，蘭金循環(huán)開始它的操作。當(dāng)在步驟S140中確定“No”時(shí)，過(guò)程回到步驟S110。
在步驟S200中，處于馬達(dá)模式下的液泵32和泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100被精確地控制。參考圖4，以下將描述蘭金循環(huán)的操作。
在步驟S210中，操作從制冷劑循環(huán)10A變到蘭金循環(huán)30A。即，打開/關(guān)閉閥34被關(guān)閉，并且三通閥21轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑向加熱器30循環(huán)流動(dòng)。
在步驟S220中，液泵32開始運(yùn)行以增加從液體—流體分離器12流入加熱器30中的制冷劑的壓力。這時(shí)，由于入口106被閥塞107d關(guān)閉，因此制冷劑很難流入操作室“V”。
在步驟S230中，確定是否已經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間段t1(對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的第一預(yù)定時(shí)間段)。在步驟S240中，泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100被起動(dòng)且在馬達(dá)模式下作為膨脹裝置被驅(qū)動(dòng)。預(yù)定時(shí)間段t1是這樣的時(shí)間段，在該時(shí)間段中加熱器30中的制冷劑的溫度相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度能夠升高得足夠高。在馬達(dá)模式下，泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100起動(dòng)時(shí)，需要通過(guò)外力驅(qū)動(dòng)泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200被作為馬達(dá)操作，以便首先使可動(dòng)渦旋件103繞動(dòng)運(yùn)行達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)速。在馬達(dá)模式下可動(dòng)渦旋件103的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與泵模式下可動(dòng)渦旋件103的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。
在步驟S250中，電磁閥107e被打開，從而閥塞107d向圖2中的右方移動(dòng)以打開入口106，從而泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100能夠在馬達(dá)模式下運(yùn)行。然后，蘭金循環(huán)30A的起動(dòng)的子程序結(jié)束，前進(jìn)到步驟S300。
在步驟S300中，蘭金循環(huán)30A被連續(xù)操作。制冷劑被加熱器30加熱，并且被引入高壓室104中。高壓室104中的過(guò)熱氣相制冷劑通過(guò)入口106被引入操作室“V”中，以驅(qū)動(dòng)可動(dòng)渦旋件，從而獲得驅(qū)動(dòng)軸108的旋轉(zhuǎn)。軸108使轉(zhuǎn)子220旋轉(zhuǎn)，以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生電流。所產(chǎn)生的電流被充入電池25中。
操作室“V”中的被引入制冷劑膨脹，從而可動(dòng)渦旋件103保持轉(zhuǎn)動(dòng)。如上所述，可動(dòng)渦旋件103在初始時(shí)刻被轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200旋轉(zhuǎn)。在可動(dòng)渦旋件103開始被膨脹制冷劑的膨脹力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)之后，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200停止作為馬達(dá)的操作。膨脹和壓縮制冷劑通過(guò)低壓口111被排出，并且可動(dòng)渦旋件103的轉(zhuǎn)動(dòng)能量被傳遞至轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200的轉(zhuǎn)子220。
通過(guò)低壓口111排出的制冷劑經(jīng)過(guò)第二旁路通道33、止回閥33a、冷凝器11、氣—液分離器12、第一旁路通道31、止回閥31a、液泵32、加熱器30、膨脹—壓縮裝置100的高壓口110并且以這樣的順序循環(huán)，以建立蘭金循環(huán)30A。
在蘭金循環(huán)30A運(yùn)行的同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200的轉(zhuǎn)速基于發(fā)動(dòng)機(jī)制冷劑溫度而被控制，以便獲得最大電流。即，當(dāng)經(jīng)過(guò)加熱器30的制冷劑的壓力相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度太高時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，以加速制冷劑的膨脹，從而減小它的壓力。另一方面，當(dāng)制冷劑的壓力太低時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速減小，以增加它的壓力。蘭金循環(huán)30A良好地運(yùn)行，以獲得如上所述的電流。
在蘭金循環(huán)30A被連續(xù)運(yùn)行時(shí)，以與步驟S110中相同的方式確定步驟S310中是否需要空氣冷卻。即，在蘭金循環(huán)30A運(yùn)行的同時(shí)，制冷劑循環(huán)10a被停止，從而車輛內(nèi)部溫度可能比預(yù)設(shè)溫度高。
當(dāng)在步驟S310中為“No”時(shí)，步驟S300的過(guò)程被重復(fù)。當(dāng)步驟S310為“Yes”時(shí)，蘭金循環(huán)30A的操作被停止，其中三通閥21轉(zhuǎn)動(dòng)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑很難流過(guò)加熱器30。
然后，在步驟S400中，制冷劑循環(huán)10A被重復(fù)運(yùn)行。馬達(dá)模式下液泵32和泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100的停止時(shí)機(jī)在步驟S400中被精確地控制。在泵模式下泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100的起始時(shí)機(jī)也在步驟S400下被精確地控制。參考圖5和6，下面將詳細(xì)地描述所述過(guò)程。
在步驟S405中，液泵32被停止，同時(shí)在步驟S410中利用轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200的電流回收被保持。然后，在步驟S415A中確定是否從液泵停止以后已經(jīng)過(guò)了與本發(fā)明中的第二預(yù)定時(shí)間段對(duì)應(yīng)的預(yù)定時(shí)間段t2。預(yù)定時(shí)間段t2是這樣的時(shí)間段，在該時(shí)間段中，從加熱器30排出的過(guò)熱氣體制冷劑的壓力降低直到?jīng)]有膨脹發(fā)生。
當(dāng)在步驟S415A處為“No”時(shí)，步驟S410的過(guò)程被重復(fù)。當(dāng)在步驟S415A處為“Yes”時(shí)，泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100變?yōu)楸媚Ｊ健ｋ姶砰y107e關(guān)閉，從而閥塞107d關(guān)閉入口106。然后，在步驟S425中轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200停止以產(chǎn)生電流。在步驟S430中，打開/關(guān)閉閥34打開，從而循環(huán)操作從蘭金循環(huán)30A變?yōu)橹评鋭┭h(huán)10A。
當(dāng)制冷劑循環(huán)10A運(yùn)行時(shí)，在步驟S435中確定蘭金循環(huán)30A是否在前一步驟被運(yùn)行。當(dāng)在步驟S435處為“Yes”時(shí)，過(guò)程進(jìn)行到步驟S440，在該步驟中確定泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100的低壓側(cè)的壓力是否不小于預(yù)定值P3，所述預(yù)定值P3與本發(fā)明中的第三預(yù)定壓力對(duì)應(yīng)。當(dāng)確定壓力不小于預(yù)定值P3時(shí)，過(guò)程進(jìn)行至步驟S445。預(yù)定壓力P3是這樣的壓力，在該壓力下，泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100能夠運(yùn)行在泵模式下，而不會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的初始扭矩。
在步驟S445中，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200作為電動(dòng)機(jī)被操作，它驅(qū)動(dòng)泵模式下的泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100。在低壓側(cè)壓力減少到低于預(yù)定壓力P3時(shí)，在步驟S450中，泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100的驅(qū)動(dòng)功率源從轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200變到發(fā)動(dòng)機(jī)20。這一點(diǎn)通過(guò)停止轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200和接合電磁離合器300來(lái)實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)在步驟S435處為“No”時(shí)，過(guò)程進(jìn)行至步驟S445。當(dāng)在步驟S440處為“No”時(shí)，確定低壓側(cè)壓力不足以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200驅(qū)動(dòng)泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100，然后過(guò)程進(jìn)行至步驟S450，在該步驟中泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100被發(fā)動(dòng)機(jī)20驅(qū)動(dòng)。之后，過(guò)程進(jìn)行至步驟S120，在該步驟中制冷劑循環(huán)10A如上所述連續(xù)地運(yùn)行。
根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得以下效果當(dāng)循環(huán)操作從制冷劑循環(huán)10A變?yōu)樘m金循環(huán)30A時(shí)，泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100在液泵32被啟動(dòng)后經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間段t1之后在馬達(dá)模式下運(yùn)行(步驟S220-步驟S240)。
這時(shí)，在轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200作為馬達(dá)運(yùn)行之后，閥塞104d打開入口106，以便將操作模式從泵模式變?yōu)轳R達(dá)模式(步驟S240-S250)。這樣，被加熱的制冷劑的能量能夠被有效地轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。
當(dāng)循環(huán)操作從蘭金循環(huán)30A改變?yōu)橹评鋭┭h(huán)10A時(shí)，馬達(dá)模式下的泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100在液泵32被停止后經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間段t2后被停止(步驟S405-步驟S420)。這樣，過(guò)熱氣體制冷劑在預(yù)定的時(shí)間t2內(nèi)在泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100中膨脹，以有效地回收制冷劑的熱能。
這時(shí)，制冷劑的壓力由于泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100的操作而被減小，并且能夠防止用于在泵模式下驅(qū)動(dòng)泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100的初始扭矩變高。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)20的負(fù)載減小。
并且，當(dāng)泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100被停止時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200在閥塞107d關(guān)閉入口106后停止，以將操作模式從馬達(dá)模式變?yōu)楸媚Ｊ?步驟S420-步驟S425)。這樣，馬達(dá)模式(膨脹)下的泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力被消耗，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200被停止，從而轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200不用作消除膨脹能量的制動(dòng)器。即，不必要的電流很難被消耗。
當(dāng)泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100被起動(dòng)以運(yùn)行在泵模式下時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200首先驅(qū)動(dòng)泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100，然后發(fā)動(dòng)機(jī)20代表轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200驅(qū)動(dòng)泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100(步驟S445-S450)。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)20不需要在初始時(shí)被起動(dòng)以驅(qū)動(dòng)泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100，從而發(fā)動(dòng)機(jī)速度的波動(dòng)被限制。
這時(shí)，確定轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200是否應(yīng)該被運(yùn)行(步驟S440-S445)，從而防止轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200被不必要地運(yùn)行。
并且，泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100用作壓縮機(jī)和膨脹裝置，使得系統(tǒng)1變得緊湊。
在圖4中所示子流程圖的步驟S230中，預(yù)定時(shí)間段t1能夠被制冷劑的預(yù)定壓力P1代替(在本發(fā)明中為第一預(yù)定壓力)。當(dāng)被液泵32壓縮的制冷劑的壓力變得高于預(yù)定壓力P1時(shí)，泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100能夠被起動(dòng)以運(yùn)行在馬達(dá)模式下。
在圖6中所示的子流程圖的步驟S440-S445中，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200根據(jù)低壓側(cè)壓力操作泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100。作為代替，在轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200驅(qū)動(dòng)泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100運(yùn)行預(yù)定時(shí)間段t3(本發(fā)明的第三預(yù)定時(shí)間段)之后，發(fā)動(dòng)機(jī)20可操作轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200。
參考圖7至9，以下描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖5與圖7之間的不同之處在于，圖5中的步驟S415A被圖7中的步驟S415B代替。
即，在步驟S405中液泵32被停止之后，在步驟S415B中確定制冷劑的高壓側(cè)壓力是否降低到低于預(yù)定壓力P2(本發(fā)明的第二預(yù)定壓力)。第二預(yù)定壓力P2是這樣的壓力，在該壓力下，在泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100中沒(méi)有膨脹發(fā)生。
可選地，如圖8中步驟S415C所示，可以確定液泵32的高壓側(cè)壓力和低壓側(cè)壓力之間的壓力差是否減小到小于預(yù)定壓力差ΔP。
當(dāng)在步驟S415B中使用預(yù)定壓力P2時(shí)，在蘭金循環(huán)30A的高壓側(cè)壓力處于低水平時(shí)，預(yù)定壓力P2不總是精確的。通過(guò)使用預(yù)定的壓力差ΔP，對(duì)馬達(dá)模式下泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100被停止的確定能夠被精確地進(jìn)行。
可選的是，如圖9中步驟S415D所示，可以確定通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200所產(chǎn)生的電流量是否降低到低于所產(chǎn)生的電流W的預(yù)定量。
圖10示出了第三實(shí)施例，其中與第一和第二實(shí)施例相比，所述膨脹—壓縮裝置10被改變。
膨脹—壓縮裝置10具有變速機(jī)構(gòu)400，所述變速機(jī)構(gòu)400包括行星齒輪機(jī)構(gòu)，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)能夠切換動(dòng)力傳輸路線，并且增加/降低轉(zhuǎn)速。
變速機(jī)構(gòu)400的中心具有恒星齒輪401，并且具有小齒輪402a、行星齒輪架402以及環(huán)形齒輪403。
恒星齒輪401與轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200的轉(zhuǎn)子220形成整體。行星齒輪架402與軸331形成整體，所述軸331隨著電磁離合器300的摩擦板330轉(zhuǎn)動(dòng)。環(huán)形齒輪403與軸108形成整體。
單向離合器500設(shè)置在軸331與定子殼體230之間。單向離合器500允許軸331沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，該方向與皮帶輪310的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)?yīng)。軸承404相對(duì)于軸331可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐恒星齒輪401和轉(zhuǎn)子220，并且軸承405相對(duì)于軸108可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐軸331(行星齒輪架402)。
當(dāng)電磁離合器300被接合以將轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)20傳遞至膨脹—壓縮裝置10時(shí)，通過(guò)將電流施加到轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200上，以使轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩在轉(zhuǎn)子220中產(chǎn)生，以便不轉(zhuǎn)動(dòng)恒星齒輪401和轉(zhuǎn)子220，從而使泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100以高速運(yùn)行在泵模式下。通過(guò)改變轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200的轉(zhuǎn)速，改變泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100的轉(zhuǎn)速。
當(dāng)電磁離合器300被分離開時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200接收電流，使泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100以轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200沿與皮帶輪310的旋轉(zhuǎn)相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的方式旋轉(zhuǎn)，從而泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100運(yùn)行在泵—模式下。這時(shí)，軸331和行星齒輪架402不被單向離合器500轉(zhuǎn)動(dòng)，從而轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200的旋轉(zhuǎn)力被變速機(jī)構(gòu)400降低，并且被傳遞至泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100。
泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100運(yùn)行在馬達(dá)模式下，在電磁離合器300被分離開的條件下接收來(lái)自加熱器30的過(guò)熱制冷劑。這時(shí)，軸331不通過(guò)單向離合器500轉(zhuǎn)動(dòng)，從而泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100的轉(zhuǎn)動(dòng)力被加速傳遞至轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200，以便產(chǎn)生電流。
在膨脹—壓縮裝置10中，在制冷劑循環(huán)10A的運(yùn)行期間，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200被作為發(fā)電機(jī)操作。這樣，當(dāng)制冷劑循環(huán)10A在圖3中的步驟S400中被重新運(yùn)行時(shí)，圖5中的步驟S425能夠被跳過(guò)，以便減少由于轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200的加速和減速所引起的能量損耗。
在上述實(shí)施例中，泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100具有壓縮機(jī)的功能和膨脹裝置的功能?？蛇x的是，壓縮機(jī)和膨脹裝置可以被單獨(dú)地設(shè)置，它們平行地布置在蒸發(fā)器14與加熱器30之間。
除了渦旋式以外，泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100可采用旋轉(zhuǎn)式、活塞式、葉片式以及類似形式。所產(chǎn)生的電流能夠通過(guò)飛輪或彈簧被變?yōu)閯?dòng)能。
盡管在上述實(shí)施例中泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100被發(fā)動(dòng)機(jī)20驅(qū)動(dòng)，然而泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100可以被如圖11所示的轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200驅(qū)動(dòng)。在圖11中，與圖2所示相同的部件和部分的相同描述不再被重復(fù)。
并且，液泵32以液泵32的轉(zhuǎn)軸被連接至轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200的轉(zhuǎn)軸的方式設(shè)置，如圖12所示。圖13是液泵32、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)200和泵—馬達(dá)機(jī)構(gòu)100的組件的縱向剖視圖。如圖1和2中所示相同的部分和部件的相同描述將不再重復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種利用功率源(20)的廢熱的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括蘭金循環(huán)(30A)，所述蘭金循環(huán)包括冷卻制冷劑的冷凝器(11)；從冷凝器(11)泵吸制冷劑的泵(32)；利用功率源(20)的廢熱對(duì)通過(guò)泵(32)泵吸的制冷劑進(jìn)行加熱的加熱器(30)；以及膨脹裝置(100)，所述膨脹裝置通過(guò)使來(lái)自加熱器(30)的制冷劑膨脹而使來(lái)自加熱器的制冷劑的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能；以及控制器(40)，所述控制器切換泵(32)和膨脹裝置(100)的操作狀態(tài)以使蘭金循環(huán)(30A)被激活或被減活，所述控制器(40)在泵(32)的操作狀態(tài)切換與膨脹裝置(100)的操作狀態(tài)切換之間獲得時(shí)間延遲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(40)切換泵(32)和膨脹裝置(100)的操作狀態(tài)以使蘭金循環(huán)(30A)被激活和被減活。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括，制冷劑循環(huán)(10A)，所述制冷劑循環(huán)包括在蘭金循環(huán)(30A)中被共用的冷凝器(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(40)切換泵(32)和膨脹裝置(100)的操作狀態(tài)，以將被激活的循環(huán)從制冷劑循環(huán)(10A)變換至蘭金循環(huán)(30A)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述控制器(40)切換泵(32)和膨脹裝置(100)的操作狀態(tài)，以將被激活的循環(huán)從蘭金循環(huán)(30A)變換至制冷劑循環(huán)(10A)。
6.一種利用內(nèi)燃機(jī)(20)的廢熱的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括制冷劑循環(huán)(10A)，所述制冷劑循環(huán)包括壓縮機(jī)(100)和冷凝器(11)，壓縮機(jī)(100)接收來(lái)自內(nèi)燃機(jī)(20)的驅(qū)動(dòng)力對(duì)制冷劑進(jìn)行壓縮，冷凝器(11)冷卻從壓縮機(jī)(100)排出的制冷劑；蘭金循環(huán)(30A)，所述蘭金循環(huán)包括在制冷劑循環(huán)(10A)中被共用的冷凝器(11)；對(duì)從冷凝器(11)流出的制冷劑加壓的泵(32)；利用內(nèi)燃機(jī)(20)的廢熱對(duì)從泵(32)排出的制冷劑進(jìn)行加熱的加熱器(30)；以及膨脹裝置(100)，所述膨脹裝置通過(guò)使流出加熱器(30)的氣相制冷劑膨脹來(lái)產(chǎn)生動(dòng)能；以及控制器(40)，所述控制器在制冷劑循環(huán)(10A)與蘭金循環(huán)(30A)之間切換工作循環(huán)，并且控制制冷劑循環(huán)(10A)和蘭金循環(huán)(30A)的操作，其中當(dāng)從制冷劑循環(huán)(10A)變?yōu)樘m金循環(huán)(30A)時(shí)，控制器(40)在泵(32)運(yùn)行之后起動(dòng)膨脹裝置(100)的操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，在泵(32)被起動(dòng)后經(jīng)過(guò)了第一預(yù)定時(shí)間段(t1)之后，所述控制器(40)起動(dòng)膨脹裝置(100)的操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，在被泵(32)加壓的制冷劑的壓力增大到大于或等于第一預(yù)定壓力(P1)之后，所述控制器(40)起動(dòng)膨脹裝置(100)的操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述膨脹裝置(100)被連接至具有發(fā)電機(jī)(200)功能和馬達(dá)(200)功能的轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(200)，以及控制器(40)在膨脹裝置(100)被運(yùn)行之前起動(dòng)作為馬達(dá)(200)的轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(200)的操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括閥機(jī)構(gòu)(107)，所述閥機(jī)構(gòu)在制冷劑流入的膨脹裝置(100)和壓縮機(jī)(100)之間切換，其中，當(dāng)膨脹裝置(100)被操作時(shí)，控制器(40)控制閥機(jī)構(gòu)(107)，使得壓縮機(jī)(100)在轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(200)已經(jīng)被作為馬達(dá)(200)操作之后被切換至制冷劑流入的膨脹裝置(100)。
11.一種利用內(nèi)燃機(jī)(20)的廢熱的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括制冷劑循環(huán)(10A)，所述制冷劑循環(huán)包括壓縮機(jī)(100)和冷凝器(11)，壓縮機(jī)(100)接收來(lái)自內(nèi)燃機(jī)(20)的驅(qū)動(dòng)力對(duì)制冷劑進(jìn)行壓縮，冷凝器(11)冷卻從壓縮機(jī)(100)排出的制冷劑；蘭金循環(huán)(30A)，所述蘭金循環(huán)包括在制冷劑循環(huán)(10A)中被共用的冷凝器(11)；對(duì)從冷凝器(11)流出的制冷劑加壓的泵(32)；利用內(nèi)燃機(jī)(20)的廢熱對(duì)從泵(32)排出的制冷劑進(jìn)行加熱的加熱器(30)；以及膨脹裝置(100)，所述膨脹裝置通過(guò)使流出加熱器(30)的氣相制冷劑膨脹來(lái)產(chǎn)生動(dòng)能；以及控制器(40)，所述控制器在制冷劑循環(huán)(10A)與蘭金循環(huán)(30A)之間切換工作循環(huán)，并且控制制冷劑循環(huán)(10A)和蘭金循環(huán)(30A)的操作，其中當(dāng)從蘭金循環(huán)(30A)變?yōu)橹评鋭┭h(huán)(10A)時(shí)，控制器(40)在泵(32)已被停止之后停止膨脹裝置(100)的操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，在泵(32)被停止后經(jīng)過(guò)了第二預(yù)定時(shí)間段(t2)之后，所述控制器(40)停止膨脹裝置(100)的操作。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，在被泵(32)加壓的制冷劑的壓力減小到小于或等于第二預(yù)定壓力(P2)之后，所述控制器(40)停止膨脹裝置(100)的操作。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，在泵(32)的高壓側(cè)壓力和低壓側(cè)壓力之間的壓力差減小到小于或等于預(yù)定壓力差(ΔP)之后，控制器(40)停止膨脹裝置(100)的操作。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述膨脹裝置(100)被連接至發(fā)電機(jī)(200)，以及在發(fā)電機(jī)(200)所產(chǎn)生的電流量減小到小于或等于預(yù)定發(fā)電量(W)之后，控制器(40)停止膨脹裝置(100)的操作。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括閥機(jī)構(gòu)(107)，所述閥機(jī)構(gòu)在制冷劑流入的膨脹裝置(100)和壓縮機(jī)(100)之間切換，其中，膨脹裝置(100)被連接至發(fā)電機(jī)(200)，以及當(dāng)膨脹裝置(100)被停止時(shí)，控制器(40)控制閥機(jī)構(gòu)(107)，使得發(fā)電機(jī)(200)在膨脹裝置(100)被切換至制冷劑流入的壓縮機(jī)(100)之后被停止。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括馬達(dá)(200)，所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(100)，其中，所述控制器(40)選擇馬達(dá)(200)和內(nèi)燃機(jī)(20)中的至少一個(gè)作為壓縮機(jī)(100)的驅(qū)動(dòng)功率源；以及當(dāng)膨脹裝置(100)被停止以運(yùn)行制冷劑循環(huán)(10A)時(shí)，控制器(40)控制壓縮機(jī)(100)，使得壓縮機(jī)(100)在被馬達(dá)(200)驅(qū)動(dòng)之后被內(nèi)燃機(jī)(20)驅(qū)動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(40)基于壓縮機(jī)(100)的低壓側(cè)壓力確定是否有必要由馬達(dá)(200)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(100)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(40)控制馬達(dá)(200)，以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(100)直到壓縮機(jī)(100)的低壓側(cè)壓力變得小于或等于第三預(yù)定壓力(P3)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(40)控制壓縮機(jī)(100)，以使壓縮機(jī)(100)被馬達(dá)(200)操作第三預(yù)定時(shí)間段(t3)。
21.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)壓縮機(jī)(10)接收來(lái)自加熱器(30)的制冷劑時(shí)，壓縮機(jī)(100)用作膨脹裝置(100)。
22.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述膨脹裝置(100)連接至將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)(200)。
23.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括馬達(dá)(200)，所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(100)，其中，所述控制器(40)選擇內(nèi)燃機(jī)(20)和馬達(dá)(200)中的至少一個(gè)作為壓縮機(jī)(100)的驅(qū)動(dòng)功率源。
全文摘要
一種廢熱能量回收系統(tǒng)具有制冷劑循環(huán)(10A)和蘭金循環(huán)(30A)。當(dāng)循環(huán)操作從制冷劑循環(huán)(10A)變?yōu)樘m金循環(huán)(30A)時(shí)，膨脹裝置(100)在泵(32)被起動(dòng)之后起動(dòng)。當(dāng)循環(huán)操作從蘭金循環(huán)(30A)變?yōu)橹评鋭┭h(huán)(10A)時(shí)，膨脹裝置(100)在泵(32)被停止之后停止。
文檔編號(hào)F02G5/02GK1677022SQ20051006243
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者宇野慶一, 麻弘知, 稻葉淳, 山中隆, 吉田秀治, 小川博史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝, 株式會(huì)社日本自動(dòng)車部品綜合研究所